JPH07246331A - 長尺材のプラズマ蒸着装置 - Google Patents

長尺材のプラズマ蒸着装置

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JPH07246331A
JPH07246331A JP6040031A JP4003194A JPH07246331A JP H07246331 A JPH07246331 A JP H07246331A JP 6040031 A JP6040031 A JP 6040031A JP 4003194 A JP4003194 A JP 4003194A JP H07246331 A JPH07246331 A JP H07246331A
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JP
Japan
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plasma
long material
vapor
vapor deposition
long
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Pending
Application number
JP6040031A
Other languages
English (en)
Inventor
Junya Nishino
順也 西野
Seishi Takada
清史 高田
Tsuneo Ayabe
統夫 綾部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺材のプラズマ蒸着装置に係るもので、長
尺材に組成の変化を抑制しながら均一で緻密な超電導膜
を付着して超電導特性の良好な超電導長尺材を得るとと
もに、広範囲な技術分野の長尺材の表面の改質に対して
の適用性を高める。 【構成】 改質物質を原子状のプラズマ流として噴出さ
せるプラズマ装置と、該プラズマ装置に接続されプラズ
マ流雰囲気を形成するとともに被蒸着長尺材の表面を露
出させる蒸着チャンバと、該蒸着チャンバに接続され被
蒸着長尺材の供給及び引き取りを行なう長尺材供給手段
及び蒸着材引き取り手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、長尺材のプラズマ蒸着
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化物超電導体膜や線材等の超電導複合
体を製造する場合には、予め構成元素を所望の比率で配
合した酸化物超電導微粒子を製造しておくことが必要で
ある。この場合に、構成元素の配合比の均一な粒径の小
さな酸化物超電導微粒子を使用することが、酸化物超電
導体の超電導特性向上を図る上で有利であり、これらの
関連技術として、例えば、特開平04−171613号
公報(酸化物超電導体膜の製造方法及び製造装置)、特
開平04−175207号公報(酸化物超電導微粒子の
製造方法及び製造装置)及び特開平04−175285
号公報(酸化物超電導体膜の製造方法及び製造装置)が
提案されている。
【0003】このような方法及び装置によって製造され
た酸化物超電導微粒子は、長尺の線材あるいはテープに
被覆することによって、超電導線材及び超電導テープと
することができる。この場合、銀等の線材あるいはテー
プの表面に、酸化物超電導微粒子の塗膜を形成しておい
て、該塗膜を焼成して超電導膜とする方法が考えられて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、酸化物超電導
微粒子は、その製造後において長期間放置することなく
速やかに成形焼結するようにしないと、変質等に基づい
て所望の超電導特性を得ることが困難になり、そして、
成形及び焼結作業が介在することに基づいて、微粒子表
面接触部分等において超電導特性が低下し易くなる傾向
がある。
【0005】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を有している。 長尺材に超電導膜を付着する際に、組成の変化を抑制
しながら均一な膜を形成すること。 酸化物超電導微粒子の製造後の影響による超電導特性
の低下を防止すること。 超電導特性を向上させること。 広範囲な技術分野の長尺材の表面の改質に対しての適
用性を得ること。
【0006】
【課題を解決するための手段】長尺材のプラズマ蒸着装
置として、改質物質を原子状のプラズマ流として噴出さ
せるプラズマ装置と、該プラズマ装置に接続されプラズ
マ流雰囲気を形成するとともに被蒸着長尺材の表面を露
出させる蒸着チャンバと、該蒸着チャンバに接続され被
蒸着長尺材の供給及び引き取りを行なう長尺材供給手段
及び蒸着材引き取り手段とを具備する構成を採用してい
る。プラズマ装置には、改質物質を供給する改質物質供
給手段と、改質物質を気流に乗せて送り込む気送手段と
が接続される。改質物質供給手段によって供給される改
質物質として、超電導酸化物、水またはミスト等が適用
される。改質物質供給手段として、酸化物超電導微粒子
を供給する酸化物超電導微粒子製造装置が採用される。
【0007】
【作用】蒸着チャンバに供給された被蒸着長尺材の露出
部分に、改質物質を超音速のプラズマ流として噴出させ
ると、改質物質が原子状になり、プラズマ流雰囲気中の
被蒸着長尺材の表面に気相蒸着して、露出部分の改質が
行なわれる。改質された長尺材は、蒸着材引き取り手段
により蒸着チャンバの外部に引き取られる。気相蒸着
が、大気雰囲気で実施される場合には、酸素等の影響を
受けて酸化物等の生成が行なわれ、特定のガス雰囲気で
実施される場合には、そのガス成分の影響を受ける。プ
ラズマ装置には、改質物質供給手段によって改質物質が
気流に乗せられた状態で送り込まれ、プラズマ流への誘
導がなされる。改質物質として、酸化物超電導微粒子が
選択される場合には、搬送ガスとしてArガス等の不活
性が採用され、被蒸着長尺材の表面に、配向性を有する
緻密な酸化物超電導膜が形成される。改質物質が水また
はミスト等である場合には、被蒸着長尺材の表面にOH
基が生成され、親水性が付与される。改質物質供給手段
として、酸化物超電導微粒子製造装置が採用される場合
には、製造された酸化物超電導微粒子が気流とともに、
プラズマ装置の内部に送り込まれる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係る長尺材のプラズマ蒸着装
置の一実施例を図1に基づいて説明する。図1では、被
改質微粒子の製造供給装置として、前述した特開平04
−175207号の酸化物超電導微粒子の製造装置が適
用される。
【0009】図1例にあって、符号Aは改質物質供給手
段、Bは気送手段、10はプラズマ装置、11は蒸着チ
ャンバ、12は長尺材供給手段、13は蒸着材引き取り
手段である。
【0010】前記微粒子供給手段Aは、気送手段Bを経
由して蒸着チャンバ11に接続され、特開平04−17
5207号の酸化物超電導微粒子の製造装置に準じるも
ので、水溶液供給手段1、キャリアガス供給手段2、ミ
スト化手段3、分級手段4、水分蒸発手段5、吸湿手段
(ディフュージョンドライヤ)6、保温手段7、焼成手
段8、予熱部(予熱炉)8A、焼成部(焼成炉)8B及
びNOx除去手段9を具備している。
【0011】前記気送手段Bは、図1例にあっては、改
質物質供給手段Aが、酸化物超電導微粒子をガスに乗せ
て下流に送り出す機能を有しているために、NOx除去
手段9と蒸着チャンバ11の内部との間を接続する微粒
子供給管等によって構成されるが、酸化物超電導微粒子
の気送を確実にするために、Arガスによるキャリアガ
ス供給系14と、酸化物超電導微粒子とArガスとの混
合により流動化を促進させる混合器15とが付加され
る。
【0012】前記プラズマ装置10は、改質物質を原子
状のプラズマ流として噴出させるもので、改質物質に合
わせてArガス等を供給するためのプラズマガス供給装
置16と、プラズマガス及び改質物質をプラズマ化して
駆動するための高周波等のプラズマ加熱装置電源17及
び加熱駆動コイル18と、トーチの部分を冷却する冷媒
を供給循環させるためのトーチ冷却装置(冷却ガス供給
系)19とを有している。
【0013】前記蒸着チャンバ11は、プラズマ装置1
0に接続状態に配されて、プラズマ流雰囲気を形成する
とともに、表面が露出した状態の被蒸着長尺材Xを挿通
状態で収容するものである。
【0014】蒸着チャンバ11には、被蒸着長尺材Xの
供給及び引き取りを行なうための長尺材供給手段12及
び蒸着材引き取り手段13が配される。つまり、図1に
示すように、長尺材供給手段12には、被蒸着長尺材X
を繰り出すための送り出しドラム12aと、該送り出し
ドラム12aから繰り出された被蒸着長尺材Xを蒸着チ
ャンバ11の内部に案内するためのガイドローラ12
b,12cとが配され、蒸着材引き取り手段13には、
プラズマ蒸着が施された改質済み長尺材Yを巻き取るた
めの引き取りドラム13aと、改質済み長尺材Yの案内
をするためのガイドローラ13b,13cとが配され
る。
【0015】また、蒸着チャンバ11には、気流に混合
した微粒子等を捕捉するための排ガスフィルタやガスを
排出するためのブロア等を備えた排ガス処理系20が接
続状態に配される。
【0016】このように構成されている長尺材のプラズ
マ蒸着装置であると、改質物質供給手段A、プラズマ装
置10及びプラズマガス供給装置16等の作動により、
供給されたArガス及び酸化物超電導微粒子が、プラズ
マ加熱装置電源17及び加熱駆動コイル18により加熱
及び駆動されて超音速状態のプラズマ流となってトーチ
部分から噴出され、この際に、酸化物超電導微粒子等が
原子状になる。
【0017】一方、長尺材供給手段12及び蒸着材引き
取り手段13の作動に伴って、例えば粒径が0.05μ
m程度の酸化物超電導微粒子が、気流により蒸着チャン
バ11の内部に送り込まれると、原子状とされた酸化物
の構成材(構成原子)が、被蒸着長尺材Xの表面に気相
蒸着する反応を生じ、成分比が保持されたままプラズマ
蒸着による改質処理(超電導膜のコーティング処理等)
がなされる。
【0018】〔実験例〕酸化物超電導微粒子として、Y
Ba2Cu3-xを選択し、初期混合比:硝酸塩(Y:B
a:Cu:=1:2:3),プラズマ加熱装置の出力:
1.5kW,圧力:大気圧,プラズマガス:Ar1.5
リットル/分,キャリアガス:Ar0.4−O2 0.1
リットル/分の条件下で、図1の装置によって、SrT
iO3 ,MgO,Ag/MgOからなるフィルムベース
上にプラズマ蒸着を行なった。プラズマ蒸着後において
は、Y:Ba:Cu:=1.00:1.68:2.80
の成分比となった。
【0019】図2は、前述の実験例において、SrTi
3 フィルムベース上に厚さ0.2μmのYBa2Cu3
-xのプラズマ蒸着を行なった場合における組織表面の
電子顕微鏡写真の模写図を示している。この条件下で
は、蒸着面の方向への通電時の電流密度が、温度:7
7.3Kにおいて、105 A/cm2 を超える好結果が
得られた。また、表面組織をみると、酸化物超電導膜の
組織が、均一でかつ緻密となっていることが確認され
た。図3(a)は、SrTiO3 フィルムベース上にY
Ba2Cu3-xのプラズマ蒸着を行なった場合における
X線回析パターン(解析角度と強度との関係)を示して
おり、図3(b)は、MgOベース上にYBa2Cu3
-xのプラズマ蒸着を行なった場合におけるX線回析パタ
ーンを示している。図3(a)にあっては、プラズマ蒸
着層が薄いために、SrTiO3 フィルムベースの影響
が現れているが、図3(b)と比較して、同等結果であ
ることが理解される。
【0020】図4(a)は、MgOベース上にYBa2
Cu3-xのプラズマ蒸着を行なった場合における組織
表面の電子顕微鏡写真の模写図を示しており、図4
(b)は、MgOベース上にYBa2Cu3-xのプラズ
マ蒸着を行なった場合における組織断面の電子顕微鏡写
真の模写図を示している。図4の条件下では、電流密度
が、温度4.2Kにおいて、5000A/cm2となっ
たが、図2例と比較して見劣りする結果となった。この
場合、図4の(b)の中央部分に示すように、プラズマ
蒸着膜は、約2μmの厚さを有しているものの、ベース
材料の影響を受ける等により特性が低下したものと思わ
れる。
【0021】図5は、Ag/MgOベース上にYBa2
Cu3-xのプラズマ蒸着を行なった場合における組織
表面の電子顕微鏡写真の模写図を示している。図5で
は、プラズマ蒸着膜における結晶が、例えば20μm以
上で、面方向に大きく成長している(面方向に配向性が
ある)ことが明らかであり、超電導特性の改良が期待さ
れる。
【0022】〔他の実施態様〕本発明にあっては、次の
技術を包含する。 a)金属系の超電導テープを製造する際に適用するこ
と。 b)母材を、フィルムに代えて線条体として、超電導線
条体とすること。 c)鋼材への亜鉛メッキ等の防食目的に適用すること。 d)改質物質供給手段Aから水またはミストを供給して
(つまり改質物質を水として)、任意フィルムの表面に
OH基を生成する等の変成により活性化表面を形成し、
その後の第3物質のコーティングを容易にすること。 e)Ni,TiO2 相互間の蒸着のように、蒸着性の悪
い材料の組み合わせにおいて、配合比を少しずつ緩やか
に変えた傾斜材料により、中間の蒸着層を介在状態に配
すること。 f)蒸着チャンバの内部雰囲気を、大気雰囲気、その他
のガス雰囲気とし、酸素等によるガス成分の影響を及ぼ
すこと、あるいは、影響を生じないガス成分を設定する
こと。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る長尺材のプラズマ蒸着装置
によれば、以下のような効果を奏する。 (1) 改質物質を原子状のプラズマ流として噴出させ
るプラズマ装置と、プラズマ流雰囲気を形成するととも
に被蒸着長尺材の表面を露出させる蒸着チャンバと、長
尺材供給手段及び蒸着材引き取り手段とを具備すること
により、所望の改質物質を被蒸着長尺材の表面に気相蒸
着して、その改質を行なうことができる。 (2) 蒸着チャンバの内部のガス雰囲気に任意性があ
り、空気等の酸素介在雰囲気や特定のガス雰囲気を選択
して、気相蒸着性を向上させることができる。 (3) プラズマ装置に、改質物質を供給する改質物質
供給手段と、改質物質を気流に乗せて送り込む気送手段
とが接続されることにより、改質物質の送り込み及びプ
ラズマ流の形成を容易にすることができる。 (4) 改質物質供給手段が、水またはミストを供給す
るものであることにより、被蒸着長尺材の表面にOH基
を生成して、親水性が付与された表面を形成することが
できる。 (5) 改質物質供給手段が、酸化物超電導微粒子を供
給する酸化物超電導微粒子製造装置であることことによ
り、所望形状の被蒸着長尺材の表面に、均質で緻密な超
電導コーティング層を形成して、超電導長尺材とするこ
とができる。 (6) 長尺材にプラズマ蒸着によって超電導コーティ
ング層を形成することにより、酸化物超電導微粒子等の
成分比の変化を抑制しながら、超電導特性の良好な超電
導長尺材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る長尺材のプラズマ蒸着装置の一実
施例を示すブロック図を併記した正断面図である。
【図2】SrTiO3 ベース上にYBa2Cu3-xのプ
ラズマ蒸着を行なった場合における組織表面の電子顕微
鏡写真の模写図である。
【図3】図2の場合におけるX線回析パターン図であ
る。
【図4】MgOベース上にYBa2Cu3-xのプラズマ
蒸着を行なった場合における組織表面または組織断面の
電子顕微鏡写真の模写図である。
【図5】Ag/MgOベース上にYBa2Cu3-xのプ
ラズマ蒸着を行なった場合における組織表面の電子顕微
鏡写真の模写図である。
【符号の説明】
A 改質物質供給手段(酸化物超電導微粒子製造装置) B 気送手段 X 被蒸着長尺材 Y 改質済み長尺材 1 水溶液供給手段 2 キャリアガス供給手段 3 ミスト化手段 4 分級手段 5 水分蒸発手段 6 吸湿手段(ディフュージョンドライヤ) 7 保温手段 8 焼成手段 8A 予熱部(予熱炉) 8B 焼成部(焼成炉) 9 NOx除去手段 10 プラズマ装置 11 蒸着チャンバ 12 長尺材供給手段 12a 送り出しドラム 12b,12c ガイドローラ 13 蒸着材引き取り手段 13a 引き取りドラム 13b,13c ガイドローラ 14 キャリアガス供給系 15 混合器 16 プラズマガス供給装置 17 プラズマ加熱装置電源 18 加熱駆動コイル 19 トーチ冷却装置(冷却ガス供給系) 20 排ガス処理系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 39/24 ZAA B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 改質物質を原子状のプラズマ流として噴
    出させるプラズマ装置(10)と、該プラズマ装置に接
    続されプラズマ流雰囲気を形成するとともに被蒸着長尺
    材(X)の表面を露出させる蒸着チャンバ(11)と、
    該蒸着チャンバに接続され被蒸着長尺材の供給及び引き
    取りを行なう長尺材供給手段(12)及び蒸着材引き取
    り手段(13)とを具備することを特徴とする長尺材の
    プラズマ蒸着装置。
  2. 【請求項2】 プラズマ装置(10)に、改質物質を供
    給する改質物質供給手段(A)と、改質物質を気流に乗
    せて送り込む気送手段(B)とが接続されることを特徴
    とする請求項1記載の長尺材のプラズマ蒸着装置。
  3. 【請求項3】 改質物質供給手段(A)が、水またはミ
    ストを供給するものであることを特徴とする請求項2記
    載の長尺材のプラズマ蒸着装置。
  4. 【請求項4】 改質物質供給手段(A)が、酸化物超電
    導微粒子を供給する酸化物超電導微粒子製造装置である
    ことを特徴とする請求項2記載の長尺材のプラズマ蒸着
    装置。
JP6040031A 1994-03-10 1994-03-10 長尺材のプラズマ蒸着装置 Pending JPH07246331A (ja)

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Effective date: 20030401